[发明专利]一种高稳定传感器陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种高稳定传感器陶瓷材料及其制备方法，所述材料的分子结构式为(1‑x)[(1‑y)LiA_mO₈‑yBaB_nO₈]‑xBiAlO₃，其中0.01≤x≤0.03，0.35≤y≤0.65，1≤m≤5，1≤n≤4；A为Fe、Mn、Ni、Ti中的一种或几种；B为Mg、Co、Cr或La中的一种或几种；所述(1‑y)LiA_mO₈‑yBaB_nO₈为内层材料，所述BiAlO₃为外层材料。本发明材料环保无毒，能够提供具有极低的漏电电流，通过外层涂覆BiAlO₃凝胶树脂后热处理后，获得尖晶石相的压电材料，改变了整体的陶瓷材料的晶体结构，稳定的晶体结构可以获得高磁性转变点的压电性能。

技术领域

本发明属于压电材料技术领域，具体涉及一种高稳定传感器陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

铅基压电陶瓷因其优异的压电性能，已广泛应用于加速器、传感器、驱动器和传感器等电子产品中。然而，由于铅基压电陶瓷中有毒铅的环境问题，近几十年来，无铅压电陶瓷引起了人们的广泛关注，但是现有技术中的压电材料均具有较低的磁性转变点，陶瓷材料很容易转变为顺磁体，进而其磁场容易随着周围磁场的改变而改变，磁性转变点由物质的化学成分和晶体结构决定。

现有技术中的压电陶瓷材料的压电性能过低，且具有较低的转变点，容易导致压电材料无法承受较高的磁场转变，急需一种高稳定性能的压电陶瓷材料。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种具有高磁性转变点、静态压电系数、机械耦合系数、和相对介电常数的尖晶石相稳定性高的压电陶瓷材料。

本发明提供如下技术方案：一种高稳定传感器陶瓷材料，所述材料的分子结构式为(1-x)[(1-y)LiA_mO₈-yBaB_nO₈]-xBiAlO₃，其中0.1≤x≤0.3，0.35≤y≤0.65，1≤m≤5，1≤n≤4；A为Fe、Mn、Ni、Ti中的一种或几种；B为Mg、Co、Cr或La中的一种或几种；所述(1-y)LiA_mO₈-yBaB_nO₈为内层材料，所述BiAlO₃为外层材料；所述内层材料采用固相合成法制备，所述外层材料涂覆聚合于所述内层材料外；

所述(1-y)LiA_mO₈-yBaB_nO₈的制备方法包括以下步骤：

S1：将Li₂O、A元素的金属氧化物、BaCO₃、B元素的金属氧化物按照化学计量式进行添加，保证Li、A元素、Ba和B元素的摩尔比为(1-y):(1-y)×m:y:y×n，球磨18～24h，球磨过程中加入乙醇溶液，乙醇溶液中加入氧化锆球，得到浆料；

S2：将所述步骤1)得到的浆料在100℃～150℃下干燥，在800℃～1000℃下煅烧4～6h，得到混合粉末；

S3：将所述步骤2)得到的混合粉末与聚乙烯醇溶液混合，所述混合粉末与所述聚乙烯醇的重量体积比为5wt％～10wt％，得到混合粉末凝胶，在90MPa～100MPa压力下，将混合粉末凝胶压制成直径为10mm～15mm的坯体；

S4：将所述步骤3)得到的坯体在1000℃～1200℃温度下烧结3h～3.5h，然后快速冷却至25℃～27℃。

进一步地，所述内层材料(1-y)LiA_mO₈-yBaB_nO₈的结构为四菱形空间立方体结构。